Het lijkt een beeld uit de verre toekomst: organen kweken op piepkleine chips. Toch zijn wetenschappers hier al sinds de jaren negentig mee bezig – en met succes. Er bestaat inmiddels een goed functionerende long-op-een-chip. En dat is nog maar het begin.
Geneesmiddelenonderzoek is een dure aangelegenheid. Voordat een medicijn kan worden goedgekeurd, wordt het op talloze manieren getest en nogmaals getest. Een proces dat jaren in beslag neemt en al gauw in de miljoenen euro’s loopt. Een belangrijk onderdeel van dat onderzoek zijn dierproeven, waar allerlei nadelen aan kleven. Naast de ethische kwesties die spelen rondom het dierenwelzijn, zijn er ook meer praktische bezwaren. Dit soort onderzoek is niet alleen duur en tijdrovend, maar vaak ook teleurstellend. Het gebeurt namelijk niet zelden dat een medicijn het in de testperiode prima lijkt te doen, maar tijdens vervolgonderzoek met menselijke proefpersonen toch net even anders – of niet – blijkt te werken. Dieren zijn immers geen mensen.
In een poging dat laatste probleem te omzeilen, wordt tegenwoordig ook veel onderzoek gedaan met orgaanweefsel dat onderzoekers uit het menselijk lichaam halen. De meeste cellen laten zich in een petrischaal in het laboratorium namelijk uitstekend kweken, hoewel ze wel eerder doodgaan dan in de natuurlijk situatie. Dat is echter niet het grootste probleem. Waar onderzoekers veel meer last van hebben, is dat losse cellen op een petrischaal zich heel anders gedragen dan een verzameling cellen in een orgaan. Cellen zijn immers geen organen. De wetenschap is daarom al sinds de jaren negentig bezig met een veelbelovend alternatief voor dit soort onderzoek: organs-on-a-chip.
Hoe kleiner, hoe beter
Heel simpel gezegd zijn organen-op-een-chip opstellingen van enkele centimeters groot waarop het functionele deel van een menselijk orgaan is nagebootst. Daarmee is meteen een onderscheid te maken met een totaal andere tak van sport: het maken van organen die geschikt zijn voor transplantatie (zie het artikel ‘Eigen organen eerst’ in KIJK 13/2012). Bij dat laatste is het doel een orgaan te maken dat in alle opzichten zo veel mogelijk op het origineel lijkt, terwijl het er bij organen op een chip vooral om gaat een gesimplificeerde opstelling te maken die de functies van het orgaan zo goed mogelijk kan nabootsen. Daarbij geldt: hoe kleiner, hoe beter. Kleine systemen zijn namelijk minder gevoelig voor variatie.
Genoeg achtergrond; tijd voor een concreet voorbeeld. Het meest bekende en verst ontwikkelde voorbeeld is de long-op-een-chip. In 2010 introduceerden onderzoekers van het Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering (van de prestigieuze Harvard-universiteit) hun chip-long in het wetenschappelijke tijdschrift Science. Daarvoor keken ze naar het kleinst functionele deel van onze longen: de longblaasjes. Deze blaasjes zorgen ervoor dat de zuurstof die we inademen in de bloedbaan terechtkomt. De onderzoekers, onder leiding van Donald Ingber, hebben dus geprobeerd dit biologische mechanisme zo goed mogelijk na te bouwen op hun chip.
Dit is het begin van een artikel, te vinden in KIJK 13/2013. Dit nummer ligt in de winkel van 15 november tot en met 12 december. Bestel dit nummer hier – zonder verzendkosten!
Meer informatie:
Beeld: Richard Wheeler / CC BY-SA 3.0